化工精馏高效节能技术开发及应用

2022-12-04

传统的精馏节能技术是把操作条件以及塔内分离构件作为重心, 即便是获得了一些成绩, 但是想大幅度降低能耗是无法达到的, 本文将流程结构作为依据, 把新型高效节能技术作为重点, 对传统精馏塔顶冷凝热技术合理的加以利用, 实现了精馏塔内或是塔间热集成, 进而能够大大减少精馏工程中的能量损耗, 本质上解决了精馏过程能量消耗过高的技术问题, 能够在我国石化行业的大型化工设备上实行推广。有效的精馏节能不光是可以带来丰厚的经济效益, 其最为重要的表现是实现能源的可持续发展, 以下对精馏节能技术进行讨论。

一、完善精馏节能技术

1. 优化操作条件

本文中是通过对精馏过程的模拟软件来实现对其操作条件的分析以及研究。

精馏塔的基本操作条件包括以下点, 其为操作的压力、温度以及塔板压降, 进料位置和温度、理论板数、塔顶塔底采出量和热负荷等, 除了塔的操作压力基本是指定数值, 其他操作条件可以根据实际的要求做调整来实施操作, 对于分离值的最佳时机能够运用对灵敏度的分析或优化技术来决定, 来获取最微的冷凝负荷以及再沸器热负荷, 进而到达节约精馏能耗的目标。

2. 中间换热器装置到达节能目的

一部分精馏塔塔顶与塔底的温差比较大, 针对此类精馏塔就可以在其中间部分安装换热装置使得冷热量能够达到均衡的状况。通过在中间设置换热器可以改变操作线的斜率, 使低品位能源得到有效利用。如若精馏塔上部有明显的温度变化, 可在精馏段的某塔板间安装中间冷凝器, 利用低品位冷剂作为冷却源, 这样做可以使主冷凝器高品位冷剂的用量得到节约, 进而减少能耗, 可是这种方法会削弱精馏塔上方踏板的分离能力;如若精馏塔下方有明显温度变化, 可以在提馏段的某塔板间安装中间再沸器, 降低对主塔再沸器高品位热能量的浪费, 精馏塔的热能下降, 热效率得到提升, 可以到达最好的节能效果。这种方法虽然节能效果显著, 但存在消弱下方塔板分离能力的问题。

3. 多塔精馏分离

操作实践过程提供给我们很多经验, 比如精馏过程中要先清理易对系统造成腐蚀或者导致结焦的组分, 以保证操作的稳定, 后续设备对材料不会要求过高;应先把进料按分子数相近的分为两股流, 依照塔顶和塔底均占50%的比例安排分馏;依据塔顶产品的挥发程度按照依次递减的的顺序进行逐一回收;对各组沸点相差比较大的的物系, 如果有组分需要在冷冻的条件下才能进行分离操作, 要降低进入冷冻系统或者是冷冻等级更高的系统的独立组分数, ;需要把相对挥发度最接近1的关键组分放在末尾;最后分离的是对产品纯度要求比较高的组分。简单精馏流程运用热集成技术, 对比无热集成其可节约的操作费用到达50%。由此可见, 塔系热集成技术分离过程对能源的消耗程度远远小于个塔分馏的消耗, 此为对精馏系统节能方法的改进, 正因如此成为节能研究者重点研究问题。例如, 在乙烯精馏塔设置中间再沸器, 其热负荷大约为提馏段总热负荷的30%时, 节省的能量接近整塔消耗的17%。

4. 多效精馏

将原料分成大约相等的N股进料被称之为多效精馏, 各自投入到压力依次增加的N个精馏塔之中, N个精馏塔的操作温度也呈依次递增。压力与温度相对较低的塔需要组分高的塔向自身塔釜再沸器供热, 同时高塔也被冷凝, 以此类推, 此种方法降低了低压塔再沸器的能源消耗以及高塔冷凝的水消耗。在此系统之中, 仅需向第一个最高压力的塔供热, 系统便可以实施工作, 所消耗的能量为单个塔能量消耗的1/N, 若将三个塔串联在一起运用三效精馏的技术, 其消耗的能量仅为原有的1/3, 能源节约幅度达到67%, 节能的效果显而易见。多效精馏因为效数增加, 使用加热蒸汽量变少, 能量消耗下降, 可是效数越多, 设备的耗资也就越大, 并且其受第一级加热蒸汽压力和最后一级冷却介质种类的约束, 操作的难度也愈来愈大, 由单效变为双效基本可节约50%的能量, 双效改为三效节约能源为17%, 由此可见, 多效精馏后, 几效产生的节约能量效果随之减少, 故此工业上多运用双效精馏, 其操作工艺流程依据加热蒸汽以及物流的不同流向, 分为顺流、平流以及逆流三种。

5. 提升分离效率

我们在实验的过程中发现了以下结论, 伴着分离效率的提升, 可以起到减少能耗、减少排放以及提升产品质量等优点, 进而提高了企业的经济收益, 节约了能源的消耗。化工精馏的操作, 设备的选择对能源的节约也起着很大的作用, 运用高效导向筛板, 选择新型的填料分离设备, 不单单可以提高分离的效率, 还可以降低精馏塔的操作回流比, 因为精馏塔的还能和回流比以线性呈现, 进而成比例的减少了能量的消耗。使化工产品的质量得到有效提高, 充分提升了分离效率。

二、发展方向

对节能蒸馏塔的优化主要是为了达到产品质量指标的基础之上, 对能源方面尽最大可能的避免损耗。但是精馏的操作流程受到众多的因素制约, 研究时, 提出了相应降低能量消耗的方法, 包括:普通材料被高效整齐的填料取而代之, 来提升再沸器或者是冷凝器的传热效果, 对精馏塔进料的状态机实行位置改进, 增设一个中间再沸器或者是冷凝器, 运用热泵技术, 实施多效精馏以及特效精馏技术。建立一个系统的节能型精馏流程是之后技艺改进的重点, 着力研发节能为首要目的的示范装置, 并在工业范围内推广。

结语

通过技术的不断改进, 增加企业收益, 做到节能减排的持续发展, 在国家节能减排的号召之下, 节能精馏技术还会不断提高使之应用更为广泛。

摘要：现如今环境问题渐渐凸显, 环境和能源的保护愈加得到重视, 资源日益紧缺的情况下, 能源节约成为关注的问题, 特别是化工行业在节约资源上, 引起了国内外的关注。正因如此, 节能技术及工艺等措施获得了突破性的进展。本文对节能型精馏技术进行了具体研究, 特别是对多塔精馏、多效精馏进行了研究, 对其特点进行说明, 分离在整个分馏过程中的作用尤为突出, 因为其消耗的能源在化工分离中占到95%, 在此阶段可以决定最终产品的质量以及收率。

关键词：化工节能,精馏技术,多效精馏